Determination of gene expression and proteome of brain tissue from schizophrenic patients

A esquizofrenia é um distúrbio mental debilitante que afeta aproximadamente 1% da população mundial, caracterizado por sintomas produtivos como delírios e alucinações e sintomas negativos como apatia e decréscimo das emoções. Nesta tese, realizamos estudos do transcriptoma e do proteoma em tecido cerebral de pacientes com esquizofrenia, buscando identificar genes e proteínas envolvidas com esta doença. Em nossas análises transcricionais, utilizamos a técnica de Serial Analysis of Gene xpression (SAGE), uma abordagem ainda inédita em esquizofrenia. Os dados permitiram a análise de mais de 20 mil transcritos, e apontaram para o possível envolvimento de genes associados a processos como mielinização, função sináptica, metabolismo energético e homeostase de cálcio, incluindo genes anteriormente envolvidos com esquizofrenia, e também uma boa parcela de genes até então não associados com a doença. Uma pequena fração destes novos marcadores foi avaliada por Real-Time PCR permitindo a confirmação de alguns achados de SAGE. ossas análises de proteoma foram feitas com as técnicas de eletroforese de duas dimensões, seguida por espectrometria de massas e pela técnica de shotgun proteomics, também inédita em esquizofrenia. Estas análises foram realizadas com amostras de diferentes regiões cerebrais, incluindo córtex pré-frontal e lobo temporal anterior, e apontaram para alterações quantitativas em proteínas relacionadas com a homeostase de cálcio, citoesqueleto, metabolismo energético e de oligodendrócitos. De modo geral, observamos uma boa consistência entre os resultados obtidos quando estudamos diferentes classes de marcadores potenciais (genes e proteínas). Por muitas vezes os genes alterados não corresponderam a alterações quantitativas nas mesmas proteínas, no entanto, na maior parte dos casos, observamos alterações consistentes nas mesmas vias. Observamos a regulação diferencial do metabolismo de oligodendrócitos, energético, sináptico e revelamos a provável alteração da homeostase de cálcio em cérebros de pacientes com esquizofrenia, além de identificarmos genes e proteínas diferencialmente expressas nunca relacionadas à doença. Nossos dados reforçam achados prévios, apontam potenciais biomarcadores e podem fornecer novas pistas na compreensão da esquizofreniaSchizophrenia is a mental debilitating disorder that affects 1% of the world population. It is characterized by positives symptoms such as delirium and hallucinations and negative symptoms such as apathy and emotion decrease. Here, we have studied the ranscriptome and proteome of brain samples of patients with schizophrenia, in an attempt to identify genes and proteins markers of the disease. Our transcriptome analyses of pre-frontal cortex were performed with Serial Analysis of Gene Expression (SAGE), here used for the first time in the study of schizophrenia. The data obtained allowed the analysis of approximately 20,000 transcripts, which suggested the importance of myelinization, synaptic function, energy metabolism and calcium homeostasis, in the genesis of schizophrenia. A series of genes previously implicated in the disease were identified, together with new potential markers which were revealed here for the first time. A small fraction of these was validated using realtime PCR, which confirmed some of the SAGE findings. Two-dimensional gel electrophoresis, mass spectrometry and shotgun proteomics were the approaches used here for large-scale protein analysis in schizophrenia. These approaches were used in brain samples derived from distinct areas such as pre-frontal cortex and anterior temporal lobe, and indicated quanitative alterations of proteins involved with calcium homeostasis, energy and oligodendrocyte metabolism and cytoskeleton. In general, a good correlation was observed when the different approaches (transcriptome and proteome) were used. In may cases, the alterations of some genes was not reflected by a correspondent alteration of the encoded protein. However, in most cases, reproducible alterations were found in the same pathways. Beside the identification of new schizophrenia-related genes and proteins, we also confirmed the the differential regulation of oligodendrocyte, synaptic and energetic metabolism, in this disease.Our data reinforce previous findings, and suggest new potential biomarkers that may contribute to the understanding of schizophreni